Modellierung des tribologischen Verhaltens geschliffener Kolbenstangen mit EW2C-Beschichtung in translatorischen Dichtsystemen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs; Professorin Dr.-Ing. Katharina Schmitz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung ; Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574061250

Zum Druckaufbau in hydraulischen Linearantrieben ist der anwendungsgerechte Einsatz translatorischer Dichtungen von großer Bedeutung. Der tribologische Kontakt zwischen Kolbenstange und translatorischer Dichtung bestimmt maßgeblich die Verlustleistung und das dynamische Verhalten dieser Systeme. Die Tribologie im Dichtkontakt ist von dem Fluid, der Dichtung sowie der Relativgeschwindigkeit und insbesondere von den Eigenschaften der Dichtungsgegenfläche abhängig. Die Oberflächeneigenschaften der Dichtungsgegenfläche resultieren aus dem Materialverhalten des Werkstoffs und den Prozesseingangsgrößen bei der Feinbearbeitung dieser Flächen. Die Feinbearbeitung erfolgt in der Regel durch Schleifen. Üblicherweise werden die Oberflächen des Werkstoffs hartverchromt. Aufgrund der Verwendung von gesundheitsschädlichem Chrom-VI ist dieses Beschichtungsverfahren jedoch nur noch aufgrund von Übergangsregelungen erlaubt, sodass derzeit nach alternativen Beschichtungsverfahren gesucht wird. Eine mögliche Alternative ist das Express Wire Coil Cladding (EW2C), ein innovatives Fertigungsverfahren zum ressourceneffizienten und umweltfreundlichen Auftrag von Schutzschichten gegen abrasiven und korrosiven Verschleiß, z. B. aus Inconel. Wie für die meisten alternativen Beschichtungsverfahren, sind jedoch sowohl deren Zerspanverhalten bei der Feinbearbeitung als auch das tribologische Verhalten der geschliffenen Oberflächen im Dichtkontakt bislang unbekannt. Bisherige Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen den Oberflächeneigenschaften von Kolbenstangen und dem tribologischen Verhalten sowie Gestaltungsempfehlungen beschränken sich überwiegend auf unbeschichtete oder hartverchromte Gegenlaufflächen aus Stah. In einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen dem Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme ifas und dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University sollen daher erstmals die Zusammenhänge zwischen den Prozesseingangsgrößen bei der Schleifbearbeitung und dem tribologischen Verhalten im Dichtkontakt für alternativ beschichtete Dichtungsgegenflächen am Beispiel der EW2C-Verfahrens untersucht werden. Ziel ist es, durch eine kombinierte experimentelle und simulative Forschungsmethodik die Wissensbasis für die ressourcenschonende Herstellung innovativ beschichteter Dichtungsgegenflächen zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen